Дополнительно легированный

Легирование другими элементами хромистой стали также повышает прокаливаемость. Для сечений диаметром 20—40 мм, кроме стали 40ХР, можно применять стали других марок из III группы. Стали этой группы дополнительно легированы марганцем, молибденом, кремнием, титаном. Все перечисленные элементы углубляют прокаливаемость и все, кроме молибдена, уменьшают запас вязкости. В этой группе выделяется по вязкости сталь ЗОХМ. Хотя прокаливаемость у нее не на много выше, чем у стали 40Х, но порог хладноломкости ниже; кроме того, сталь ЗОХМ нечувствительна (как и другие молибденовые стали) к отпускной хрупкости II рода.

Обычно эти мартенситно-стареющие стали содержат 18% Ni и дополнительно легированы титаном и алюминием и часто кобальтом и молибденом. Имеются варианты состава с меньшим (до 8—10%) и большим (до 25%) содержанием никеля.

Все сплазы хастеллой содержат 15—30% Мо и 60—80% Ni, дополнительно легированы кобальтом, иногда и другими элементами. Эти сплавы должны иметь минимальное содержание углерода, так как он вызывает межкристал-литную коррозию и в этих сплавах, причем других средств борьбы с коррозией в этих сплавах, кроме снижения в них содержания углерода, нет.

АЛ4, АЛ9 - доэвтектические и дополнительно легированы Mg. Могут упрочняться термообработкой. Упрочняющей фазой служат MgjSi. Эти сплавы применяют для изготовления крупных нагруженных деталей: корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей.

По составу нержавеющие стали делятся на хромистые и хромоникелевые. Кроме основных элементов (углерода, хрома, никеля) нержавеющие стали могут быть дополнительно легированы молибденом, титаном, ниобием, медью, кремнием, которые вводят для повышения коррозионной стойкости, механических и технологических свойств стали. Нержавеющие стали бывают нескольких структурных классов: ферритного, ферритно-мартенситного, мартенситного, аустенит-

яые фазы, (типа М2зСб+МС)*эти стали подвержены водородной коррозии при температуре 6ОО и давлениях 300 -800 атм. Если такие стали дополнительно легированы более сильными карбидообразующими элементами, и в частности ванадием, ниобием и титаном в количествах, недостаточных для связывания всего углерода в карбиды типа "фазы внедрения" МС, и в них образуются карбиды МуСз+ МС,то эти стали подвергаются частичному обезуглероживанию (при этом снижаются их прочностные и пластические свойства). При легировании стали ванадием, ниобием, титаном в количествах, достаточных для связывания всего углерода в карбиды типа МС, стали не подвергаются разрушению под воздействием водорода (при температуре 600 и давлении 800 атм).

Таблица 8 произ ВО ПрОВО-локи, листов и труб из сплава № 2, в опытном порядке они применяются в заводских пп рол пз-ных уста попках. В Швеции изготовляются сплавы типа канталь (Kanthal).- Эти сплавы по своему составу очень близки к сплаву ОХ23Ю5, по дополнительно легированы кобальтом и пределах 3,2—3,8% и имеют строго ограниченное содержание углерода, кремния и марганца (не выше 0,04—0,05% каждого элемента). Такая высокая прецизионность хпм. сост. позволяет достигнут!, на нек-рых марках канталя рабочей теми-ры 1250 — 1300°.

В ГОСТ 1499—54 включено семь марок оловянных припоев с содержанием олова от 3 до 90°/п и температурой плавления от 185 до 265° С. Припои, содержащие ^ 40° 0 олова, дополнительно легированы сурьмой, которая снижает температуру плавления и повышает прочность сплавов.

Принципиально новое направление в области обработки пружинных сталей — использование обратного мартенситного превращения с последующим старением аустенита: Таким образом можно получить немагнитные пружинные стали с повышенным комплексом прочностных свойств'(см. стр. 49). Стали этого типа с 11—14% Ni и 10% Сг дополнительно легированы для создания вторичных упрочняющих фаз титаном (1—1,5%) и алюминием (—0,5—1%), а в некоторых случаях также и вольфрамом для стабилизации субструктуры. После нагрева при 1000° С и охлаждения сталь приобретает аустенитную структуру, которая в результате сильной холодной пластической деформации превращается в мартенсит, имеющий высокую плотность, -дефектов строения в результате фазового и деформационного наклепа. Мартенсит при нагреве' превращается в аустенит (обратное мар-тенситное превращение), который сохраняется^ после охлаждения до нормальной температуры. Этот аустенит обладает повышенной плотностью дефектов строения, наследуемых от прямого мартен-ситного превращения, деформации и обратного мартенситного превращения и создающих измельченную субструктуру: При последующем старении (520° С) аустенит упрочняется вследствие выделения избыточных фаз, причем характер изменения предела упругости при изотермическом старении аналогичен наблюдаемому при старении мартенситнрстареющих сталей. Это означает, что решающее влияние на закономерности упрочнения оказывает не тип кристалической решетки, а субструктура матричной фазы.

Следует отметить, что зарубежные аустенитные стали дополнительно легированы молибденом и лишь отдельные из них содержат вольфрам: отечественные же марки преимущественно легированы вольфрамом. При этом аустенитные стали, легированные вольфрамом, часто превосходят по жаропрочности аналогичные композиции,с молибденом.

Стали с интерметаллидным упрочнением (10Х11Н20ТЗР, 10X11Н23ТЗМР) содержат небольшое количество углерода и дополнительно легированы титаном, алюминием, молибденом и бором (см. табл. 7.1). Титан и алюминий образуют основную упрочняющую у'-фазу (NisTi или №зТ1А1). Бор упрочняет границы зерен аустенита. Молибден легирует твердый раствор, повышая энергию межатомной связи. Стали используют для изготовления камер сгорания, дисков и лопаток турбин, а также сварных конструкций, работающих при температурах до 700 °С,

В системе Fe — Ni — Си имеется гамма сплавов, различающихся магнитными свойствами, наиболее хорошие свойства имеет сплав кунифе-2 дополнительно легированный кобальтом: 27,5% Fe, 2,5% Со, 20% Ni, 50% Си. Этот сплав подвергается также четверной обработке и имеет сле-

Классический инвар — сплав железа и 36% Ni имеет относительный температурный коэффициент линейного расширения, почти равный нулю при температуре до 120° С. Суперинвар, дополнительно легированный 5% Со, — это однофазный, пластичный, прочный и кор-розионноустойчивый сплав. Некоторые свойства сплавов инварного класса приведены в табл. 39. Эти сплавы склонны к мартенситному превраще-нию, что нарушает их аномальные свойства. Для предотвращения мартенситного превращения (получения устойчивой у-фазы) сплавы подвергают глубокому охлаждению (до 80° С) и затем последующему нагреву до 600° С, скорость нагрева и охлаждения должна быть медленной.

Слиток хрома с высоким (0,1 %) содержанием азота растрескивается при горячей прокатке. Слиток, дополнительно легированный 0,5 % Ti, успешно выдавливается и прокатывается на ленту при 700—800 °С.

АЧС-1 — перлитный серый чугун, легированный хромом и медью; АЧС-2 — то же, дополнительно легированный никелем и титаном; АЧС-3 — перлитоферритньтй серый чугун, легированный титаном и медью; АЧС-4 — перлитный серый чугун, легированный сурьмой; АЧС-5 — аустенитный серый чугун, легированный марганцем и алюминием; АЧС-6 — перлитно-пористыи серый чугун, легированный свинцом и фосфором.

Характеристика Хромистый чугун Хромистый чугун, дополнительно легированный никелем (1,5% Ni)

Алюминиевый чугун, легированный кремнием и хромом. В отечественной и зарубежной практике некоторое применение получил алюминиевый чугун, дополнительно легированный кремнием, никелем, хромом и медью. Наибольший практический и теоретический интерес представляют сведения о кремнеалюминиевом и хромоалюми-ниевом чугуне (табл. 63). На рис. 23, а и б показано изменение предела прочности чугуна при растяжении и изгибе в зависимости от содержания кремния и алюминия, а на рис. 24 — твердость чугуна в зависимости от изменения в нем указанных компонентов [52].

В зарубежной практике находит применение как жаропрочный материал аустенитный чугун с шаровидной формой графита, содержащий более 20% никеля, дополнительно легированный хромом и молибденом (табл. 78).

Развитие жаропрочных никелевых сплавов началось с небольших добавок титана и алюминия к обычному нихрому. Оказалось, что добавление менее 2% титана и алюминия без термической обработки заметно повышает показатели ползучести нихрома при температурах около 700 °С. Сплав, содержащий 2,5% титана, 1,5% алюминия, 20% хрома, на основе никеля получил название нимоник-80 и стал первым в большом ряду последующих модификаций жаропрочных сплавов. Аналог этого сплава — сплав ХН77ТЮ (ЭЙ 437). Кроме никеля он содержит 19—22% Сг; 2,3—2,7% Ti; 0,55—0,95% Al. Широкое применение находит также сплав ХН77ТЮР, дополнительно легированный бором (не более 0,01%). После закалки при 1080—1120°С этот сплав имеет структуру пересыщенного у-раствора с ГЦК-решеткой, небольшую прочность и высокую пластичность, допускающую глубокую штамповку, гибку и профилирование. После закалки и старения при 700 °С сплав приобретает высокую жаропрочность и следующие механические свойства: о-„ = 1000 МПа, o0i2 = 600 МПа, 5 = 25%, у = 28% (рис. 8.8).

Присутствие на поверхности кислорода резко меняет кинетику изменения свойств титановых сплавов, так как на поверхности образуется сплав, дополнительно легированный кислородом, который существенно повышает прочностные свойства и снижает пластичность, как показано на примере сплава ВТЗ-1, и особенно термическую стабильность (см. рис. 21). С повышением содержания алюминия интенсивность падения пластичности от содержания кислорода увеличивается.

• сплав ВАД23 с пониженным содержанием лития и высоким содержанием меди, дополнительно легированный марганцем и кадмием;